JP2790110B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JP2790110B2
JP2790110B2 JP8041157A JP4115796A JP2790110B2 JP 2790110 B2 JP2790110 B2 JP 2790110B2 JP 8041157 A JP8041157 A JP 8041157A JP 4115796 A JP4115796 A JP 4115796A JP 2790110 B2 JP2790110 B2 JP 2790110B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、特に、半導体装置のキャパシタ電極の形成
方法に関する。
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method for forming a capacitor electrode of a semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体記憶装置の中で、記憶情報の任意
な入出力が可能なものに、DRAMがある。ここで、こ
のDRAMのメモリセルは、1個のトランスファトラン
ジスタと、1個のキャパシタとからなるものが、構造的
に簡単であり、半導体の高集積化に最も適するものとし
て、広く用いられている。
2. Description of the Related Art Among semiconductor memory devices, there is a DRAM that can arbitrarily input and output stored information. Here, the memory cell of the DRAM, which includes one transfer transistor and one capacitor, is widely used as being simple in structure and most suitable for high integration of semiconductors. .

【0003】この様なメモリセルのキャパシタでは、半
導体デバイスの更なる高集積化に伴い、3次元構造のも
のが、開発され、使用されてきている。このキャパシタ
の3次元化は次のような理由による。半導体素子の微細
化及び高密度化に伴い、キャパシタの占有面積の縮小化
が必須となっている。しかし、DRAMの安定動作、及
び信頼性の確保の為には、一定以上の容量値が必要とさ
れる。そこで、キャパシタの電極を平面構造から3次元
構造に変えて、縮小した占有面積のなかでキャパシタ電
極の表面積を拡大することが必要となる。
As such a memory cell capacitor, one having a three-dimensional structure has been developed and used with further higher integration of semiconductor devices. The three-dimensional structure of the capacitor is based on the following reasons. 2. Description of the Related Art Along with miniaturization and higher density of semiconductor elements, it is necessary to reduce the area occupied by capacitors. However, in order to ensure stable operation and reliability of the DRAM, a capacitance value equal to or more than a certain value is required. Therefore, it is necessary to increase the surface area of the capacitor electrode within the reduced occupied area by changing the electrode of the capacitor from a planar structure to a three-dimensional structure.

【0004】このDRAMのメモリセルの3次元構造の
キャパシタには、スタック構造のものとトレンチ構造の
ものがある。これらの構造には、それぞれ一長一短があ
るが、スタック構造のものはアルファー線の入射あるい
は回路等からのノイズに対する耐性が高く、比較的容量
の小さい場合でも安定動作する。このために、半導体素
子の設計基準が0.15μm程度となる1ギガビットD
RAMにおいても、スタック構造のキャパシタは有効で
あると考えられている。しかし、単純なスタック構造の
キャパシタでは、256メガビットDRAMで約0.8
μm、1ギガビットDRAMでは1.2μmを超える電
極高さが必要となると予測されており、現実的ではな
い。これは、大きな段差は配線の断線を引き起こしやす
く、またリソグラフィー技術における被写界深度にも限
界があるからであり、電極高さの抑制に対する要求も強
い。
The three-dimensional capacitor of the DRAM memory cell includes a stacked structure and a trench structure. Each of these structures has advantages and disadvantages, but the stacked structure has a high resistance to the incidence of alpha rays or noise from circuits and the like, and operates stably even when the capacitance is relatively small. For this reason, 1 gigabit D, which is a design standard of a semiconductor element of about 0.15 μm.
It is considered that a capacitor having a stacked structure is also effective in a RAM. However, for a capacitor having a simple stack structure, about 0.8 for a 256 Mbit DRAM
It is predicted that an electrode height exceeding 1.2 μm is required for a μm and 1 gigabit DRAM, which is not realistic. This is because a large step easily causes disconnection of the wiring, and there is a limit to the depth of field in the lithography technology, and there is a strong demand for suppression of the electrode height.

【0005】そこで、このスタック構造のキャパシタ
(以下スタック型のキャパシタと呼称する)の一種とし
て、シリンダ型と呼ばれる構造が注目されている。例え
ば、特開平5−136371号公報や、特開平6−29
463号公報においてキャパシタの下部電極をシリンダ
構造にし、表面積を増加させようとする提案がなされて
いる。
Therefore, a structure called a cylinder type has attracted attention as a kind of the capacitor having the stacked structure (hereinafter, referred to as a stacked capacitor). For example, JP-A-5-136371 and JP-A-6-29
No. 463 proposes to increase the surface area by making the lower electrode of the capacitor a cylinder structure.

【0006】以下図面を参照して、従来のシリンダ型キ
ャパシタの下部電極の形成方法について説明する。
A method of forming a lower electrode of a conventional cylinder type capacitor will be described below with reference to the drawings.

【0007】図6(a)に模式的に示す様に、例えばP
型のシリコン基板1の表面に素子分離絶縁膜であるフィ
ールド酸化膜2を形成する。そして、メモリセルのトラ
ンジスタのゲート電極3(ワード線を兼ねる)、N+
のソース・ドレイン領域となる容量用拡散層4とビット
線用拡散層5を形成する。次に、ゲート電極(ワード
線)3を被覆する層間絶縁膜6−1をシリコン酸化膜等
で形成し、ビット線コンタクトプラグ9をビット線用拡
散層領域5に形成する。そして、ビット線コンタクトプ
ラグ9に電気的に接続するビット線8を配設し、さら
に、このビット線を被覆するように、層間絶縁膜6−2
を堆積させる。
[0007] As schematically shown in FIG.
A field oxide film 2 as an element isolation insulating film is formed on the surface of a silicon substrate 1 of a mold type. Then, a gate electrode 3 (also serving as a word line) of the transistor of the memory cell, a diffusion layer 4 for a capacity and a diffusion layer 5 for a bit line to be N + -type source / drain regions are formed. Next, an interlayer insulating film 6-1 covering the gate electrode (word line) 3 is formed of a silicon oxide film or the like, and a bit line contact plug 9 is formed in the bit line diffusion layer region 5. Then, a bit line 8 electrically connected to the bit line contact plug 9 is provided, and an interlayer insulating film 6-2 is formed so as to cover the bit line.
Is deposited.

【0008】次に、層間絶縁膜6−2上に積層するスト
ッパ膜7を形成する。ここで、このストッパ膜7は窒化
シリコン膜で構成される。
Next, a stopper film 7 laminated on the interlayer insulating film 6-2 is formed. Here, the stopper film 7 is formed of a silicon nitride film.

【0009】次に、前述の容量拡散層4上にコンタクト
孔10を開口し、キャパシタの情報蓄積電極(下部電
極)の一部となる第1のシリコン膜11を公知のCVD
法により形成し、さらにスペーサ膜12を形成する。こ
こで、このスペーサ膜12には、公知のCVD法により
成膜された酸化シリコン膜が用いられる。これは後に行
うスペーサ膜12の除去工程においてストッパ膜7とエ
ッチングの選択比がとれるようにする為である。
Next, a contact hole 10 is opened on the above-mentioned capacitance diffusion layer 4 and a first silicon film 11 which becomes a part of an information storage electrode (lower electrode) of the capacitor is formed by a known CVD method.
Then, the spacer film 12 is formed. Here, as the spacer film 12, a silicon oxide film formed by a known CVD method is used. This is so that a selective ratio between the stopper film 7 and the etching can be obtained in a later step of removing the spacer film 12.

【0010】次に、公知のリソグラフィー技術を用い
て、フォトレジストを塗布,露光,現像して、所望の形
状にパターニングしてフォトレジスト膜13を形成す
る。
Next, using a known lithography technique, a photoresist is applied, exposed, developed, and patterned into a desired shape to form a photoresist film 13.

【0011】次に、図6(b)に示すように、公知のR
IE(リアクティブ・イオン・エッチング)技術等を用
いて、すでにパターニング済のフォトレジスト膜13を
マスクとして異方性のドライエッチングを行い、スペー
サ膜12と第1のシリコン膜11を一緒にパターニング
する。これには、酸化シリコンからなるスペーサ膜12
を先ずCF4 とCHF3 等を主成分とする混合ガスを用
いてエッチングし、続いてガス系をCl2 とHBrを主
成分とする混合ガスに切り換えて第1シリコン膜11の
エッチングを行う。スペーサ膜12をエッチングする時
に、エッチングの進行とともにスペーサ膜12の開口側
壁にはフロロカーボン系の重合体からなる附着物14が
同時に堆積し、側壁からのエッチングの進行を防ぎ、異
方性のエッチングが可能となる。附着物14の膜厚は1
0〜20nmあり、附着物14を含めた寸法で第1のシ
リコン膜11をエッチングする為に、スペーサ膜12a
と第1シリコン膜11aに寸法差が生じる。
Next, as shown in FIG.
Anisotropic dry etching is performed using an already patterned photoresist film 13 as a mask by using an IE (reactive ion etching) technique or the like, and the spacer film 12 and the first silicon film 11 are patterned together. . This includes a spacer film 12 made of silicon oxide.
Is etched using a mixed gas mainly composed of CF 4 and CHF 3 , and then the first silicon film 11 is etched by switching the gas system to a mixed gas mainly composed of Cl 2 and HBr. When the spacer film 12 is etched, an attachment 14 made of a fluorocarbon polymer is simultaneously deposited on the opening side wall of the spacer film 12 with the progress of the etching, and the progress of the etching from the side wall is prevented. It becomes possible. The thickness of the attachment 14 is 1
In order to etch the first silicon film 11 to a size including the attachment 14, the spacer film 12a
And the first silicon film 11a have a dimensional difference.

【0012】次に、図7(a)に示す様に、フォトレジ
スト膜を除去する。しかし、これらのフォトレジスト膜
を除去する工程において、フォトレジスト膜だけでな
く、第1のシリコン膜11aが1〜2nm、スペーサ膜
12aが10〜30nmそれぞれエッチングされてしま
うので、スペーサ12bと第1シリコン膜11bの寸法
差は、さらに拡大される。
Next, as shown in FIG. 7A, the photoresist film is removed. However, in the step of removing these photoresist films, not only the photoresist film but also the first silicon film 11a is etched by 1 to 2 nm and the spacer film 12a is etched by 10 to 30 nm, respectively. The dimensional difference of the silicon film 11b is further enlarged.

【0013】つぎに図7(b)に示す様に、第2のシリ
コン膜15をCVD法により形成する。
Next, as shown in FIG. 7B, a second silicon film 15 is formed by a CVD method.

【0014】つぎに、図8(a)に示すように、公知の
RIE(リアクティブ・イオン・エッチング)技術等を
用いて、異方性のドライエッチングを行い、パターニン
グされたスペーサ12bと第1のシリコン膜11bの周
囲に第2のシリコン膜15aをサイドウォール状に残
す。エッチングにはCl2 とHBrを主成分とする混合
ガスが用いられる。
Next, as shown in FIG. 8A, anisotropic dry etching is performed using a known RIE (reactive ion etching) technique or the like, and the patterned spacers 12b and the first spacers 12b are formed. The second silicon film 15a is left in a sidewall shape around the silicon film 11b. For the etching, a mixed gas containing Cl 2 and HBr as main components is used.

【0015】つぎに、図8(b)に示す様に、スペーサ
12bを弗化水素溶液で選択的に除去する。
Next, as shown in FIG. 8B, the spacers 12b are selectively removed with a hydrogen fluoride solution.

【0016】つぎに、砒素,燐等の不純物を第1のシリ
コン膜11b、第2のシリコン膜15bに導入して、導
電性を向上させることによってキャパシタの情報蓄積電
極(台座部(11b)と側壁部(15b)とでなる下部
電極)の形成を終る。次に、図示しない誘電体膜を形成
し、対向電極を形成してキャパシタが形成される。
Next, impurities such as arsenic and phosphorus are introduced into the first silicon film 11b and the second silicon film 15b to improve the conductivity, thereby improving the information storage electrode of the capacitor (with the pedestal (11b)). The formation of the lower electrode composed of the side wall (15b) is completed. Next, a dielectric film (not shown) is formed, a counter electrode is formed, and a capacitor is formed.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
技術ではスペーサ膜12aのパターニング後、フォトレ
ジスト膜13と、附着物14を除去する前に、第1のシ
リコン膜11をパターニングするので、図6(b)に示
すように、スペーサ膜12aと第1のシリコン膜11a
に寸法差が生じ、その後のフォトレジスト膜13の除去
工程等でさらにスペーサ膜12bと第1シリコン膜11
bの寸法差が大きくなってしまう。
However, in the prior art, the first silicon film 11 is patterned after the spacer film 12a is patterned and before the photoresist film 13 and the attachment 14 are removed. As shown in (b), the spacer film 12a and the first silicon film 11a
The spacer film 12b and the first silicon film 11 are further removed in a subsequent step of removing the photoresist film 13 or the like.
The dimensional difference of b becomes large.

【0018】この寸法差b(図8(b))が大きいと、
2点鎖線の円で囲まれた部分Aの機械的強度が不十分と
なり、洗浄工程において破壊され、歩留まりの劣化を引
き起こすという問題があった。
If this dimensional difference b (FIG. 8B) is large,
There is a problem in that the mechanical strength of the portion A surrounded by the two-dot chain line circle becomes insufficient, and the portion A is broken in the cleaning process, thereby causing a reduction in yield.

【0019】また、これを避ける為に、第2のシリコン
膜15の膜厚cを厚くすると、隣あう情報蓄積電極間の
距離dが狭くなり、今度は部分Bで短絡を引き起こし、
やはり歩留まりの低下をもたらす。
In order to avoid this, if the thickness c of the second silicon film 15 is increased, the distance d between the adjacent information storage electrodes is reduced, which in turn causes a short circuit at the portion B.
Again, yield is reduced.

【0020】そこで、第2のシリコン膜15の膜厚cを
厚くしつつ、隣あう情報蓄積電極間の距離dを広くとる
方法が考えられるが、情報蓄積電極のピッチa+eは設
計上一定に保たなければならず、またa=2c+dの関
係がある為に、eを小さくしなければならない。する
と、情報蓄積電極が全体に小さくなり、表面積を効果的
に増大させることができなくなる。
Therefore, it is conceivable to increase the thickness d of the second silicon film 15 and increase the distance d between the adjacent information storage electrodes. However, the pitch a + e of the information storage electrodes is kept constant in design. E must be reduced because of the relationship a = 2c + d. Then, the information storage electrode becomes smaller as a whole, and the surface area cannot be effectively increased.

【0021】さらに、スペーサ12bと第1のシリコン
膜11b(下部電極の台座部)の寸法差bを抑制するに
は、フォトレジスト膜の除去工程や、洗浄工程によるエ
ッチング量が少ないものをストッパ膜や、スペーサ膜と
して用いなければならず材料の選択の幅を制限してしま
う。
Further, in order to suppress the dimensional difference b between the spacer 12b and the first silicon film 11b (the pedestal portion of the lower electrode), a stopper film having a small etching amount in the photoresist film removing step and the cleaning step is used. In addition, it must be used as a spacer film, which limits the choice of materials.

【0022】例えば、BPSG膜は800℃以上の熱処
理により、図9に示すように、段差部において良好なフ
ロー形状が得られることが知られており、第2のシリコ
ン膜のエッチバック時に段差部で発生しやすいシリコン
残りを防止できるという利点を有している。メモリセル
領域以外の例えば周辺回路部などで段差部で良好なフロ
ー形状が得られない場合、図10に示すように、シリコ
ン残り15cが発生し、スペーサ膜を弗化水素水溶液な
どでエッチング除去するときに、同時にシリコンの微小
片15cが剥げ落ちて、パーティクルの発生原因とな
る。これは、歩留まりの劣化に直結するので、スペーサ
膜にBPSG膜を使用することは歩留まり向上に有効で
ある。
For example, as shown in FIG. 9, it is known that a good flow shape can be obtained in a step portion of a BPSG film by heat treatment at 800 ° C. or more. This has the advantage that silicon residue, which is likely to occur in the above, can be prevented. If a good flow shape cannot be obtained at the stepped portion other than the memory cell region, for example, at the peripheral circuit portion, as shown in FIG. At the same time, the silicon minute pieces 15c are simultaneously peeled off, causing particles to be generated. Since this directly leads to deterioration of the yield, the use of the BPSG film for the spacer film is effective for improving the yield.

【0023】しかしBPSG膜は、フォトレジスト膜除
去工程や洗浄工程でのエッチング量が大きく、スペーサ
膜と第1シリコン膜の寸法差bをさらに拡大するので、
従来技術では使用することが困難であった。
However, the BPSG film has a large etching amount in the photoresist film removing step and the cleaning step, and further increases the dimensional difference b between the spacer film and the first silicon film.
The prior art has been difficult to use.

【0024】本発明の第1の目的は、スペーサ膜と下部
電極の台座部の寸法差を抑えることにより機械的強度の
不足を招かず、かつ容量値を効果的かつ高歩留りに増加
させることのできるシリンダ型キャパシタを有する半導
体装置の製造方法を提供することにある。
A first object of the present invention is to suppress the dimensional difference between the spacer film and the pedestal portion of the lower electrode so as to prevent shortage of mechanical strength and to increase the capacitance value effectively and at a high yield. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device having a cylindrical capacitor that can be manufactured.

【0025】さらに本発明の第2の目的は、フォトレジ
スト除去工程や洗浄工程でのエッチング量が大きくて従
来技術では使用することが困難であった材料を使用可能
にし、スペーサ膜や、ストッパ膜の材料選択の自由度を
上げ、より高い歩留まりのプロセス設計を可能とするシ
リンダ型キャパシタを有する半導体装置の製造方法を提
供することにある。
Further, a second object of the present invention is to make it possible to use a material which has been difficult to use in the prior art due to a large etching amount in a photoresist removing step and a cleaning step, and a spacer film and a stopper film. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor device having a cylinder-type capacitor, which allows a higher degree of freedom in material selection and enables a process design with a higher yield.

【0026】[0026]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法の第1の態様は、MOSトランジスタを形成した
半導体基板上に窒化シリコン膜を堆積する工程と、前記
窒化シリコン膜を貫通して前記半導体基板に達するコン
タクトホールを形成する工程と、前記コンタクトホール
を埋めて前記窒化シリコン膜を被覆する第1の導電膜を
形成した後、BPSG膜もしくはPSG膜からなる絶縁
を堆積する工程と、前記絶縁膜を形成した後、熱処理
を行なう工程と、前記コンタクトホール上方で前記絶縁
を被覆するレジスト膜を選択的に形成する工程と、前
記レジスト膜をマスクとして前記絶縁膜を反応性イオン
エッチングにより前記第1の導電膜と選択的に除去する
のにエッチングの進行とともにレジスト膜及び既エッ
チング分の該絶縁膜の側壁に反応生成物を付着させつつ
第1の異方性エッチングを行なう手段を使用する工程
と、前記レジスト膜及び附着物を除去した後、残された
前記絶縁膜でなるスペーサをマスクとして前記第1の導
電膜をエッチングして前記窒化シリコン膜を露出させる
工程と、第2の導電膜を全面に堆積した後第2の異方性
エッチングを行なって前記スペーサ及びその下部に残さ
れている第1の導電膜でなる第1の電極側面に接触する
第2の電極を形成する工程と、加熱燐酸水溶液又はフッ
酸水溶液で前記スペーサを除去することにより第1の電
極及び第2の電極でなるキャパシタ下部電極を形成する
工程とを有するというものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of: depositing a silicon nitride film on a semiconductor substrate having a MOS transistor formed thereon;
A step of forming a contact hole penetrating the silicon nitride film and reaching the semiconductor substrate; and forming a first conductive film covering the silicon nitride film by filling the contact hole and then comprising a BPSG film or a PSG film. Insulation
Depositing a film, after forming the insulating film, heat treatment
And insulating the contact hole above the contact hole.
The resist selectively forming a resist film, the resist film with the progress of etching to selectively remove the first conductive film by reactive ion etching said insulating film as a mask covering the film A step of using a means for performing a first anisotropic etching while attaching a reaction product to the film and the side wall of the insulating film for the etched portion, and removing the resist film and the attached matter, Etching the first conductive film by using a spacer formed of an insulating film as a mask to expose the silicon nitride film, and performing a second anisotropic etching after depositing a second conductive film on the entire surface; forming a second electrode in contact with the first electrode side face formed by the first conductive film is left spacer and its lower, heated phosphoric acid aqueous solution or hydrofluoric
Forming a capacitor lower electrode comprising a first electrode and a second electrode by removing the spacer with an acid aqueous solution .

【0027】好ましくは、前記第1の導電膜及び第2の
導電膜はいずれもポリシリコン膜もしくはアモルファス
シリコン膜である。
Preferably, each of the first conductive film and the second conductive film is a polysilicon film or an amorphous silicon film .

【0028】本発明の半導体装置の製造方法の第2の態
様は、MOSトランジスタを形成した半導体基板上に不
純物を含有させないNSG膜を堆積する工程と、前記N
SG膜を貫通して前記半導体基板に達するコンタクトホ
ールを形成する工程と、前記コンタクトホールを埋めて
前記NSG膜を被覆する第1の導電膜を形成した後、B
PSG膜もしくはPSG膜からなる絶縁膜を堆積する工
程と、前記絶縁膜を形成した後、熱処理を行なう工程
と、前記コンタクトホール上方で前記絶縁膜を被覆する
レジスト膜を選択的に形成する工程と、前記レジスト膜
をマスクとして前記絶縁膜を反応性イオンエッチングに
より前記第1の導電膜と選択的に除去するのにエッチン
グの進行とともに該レジスト膜及び既エッチング分の該
絶縁膜の側壁に反応生成物を付着させつつ第1の異方性
エッチングを行なう手段を使用する工程と、前記レジス
ト膜及び附着物を除去した後、残された前記絶縁膜でな
るスペーサをマスクとして前記第1の導電膜をエッチン
グして前記NSG膜を露出させる工程と、第2の導電膜
を全面に堆積した後第2の異方性エッチングを行なって
前記スペーサ及びその下部に残されている第1の導電膜
でなる第1の電極側面に接触する第2の電極を形成する
工程と、加熱燐酸水溶液又はフッ酸水溶液で前記スペー
サを除去することにより第1の電極及び第2の電極でな
るキャパシタ下部電極を形成する工程とを有するもので
ある。
Second Embodiment of Semiconductor Device Manufacturing Method of the Present Invention
Is not possible on the semiconductor substrate on which the MOS transistor is formed.
Depositing a pure NSG film;
A contact hole that penetrates the SG film and reaches the semiconductor substrate.
Forming a contact hole and filling the contact hole.
After forming the first conductive film covering the NSG film, B
Step of depositing PSG film or insulating film made of PSG film
Performing a heat treatment after forming the insulating film.
And covering the insulating film above the contact hole.
Selectively forming a resist film, and the resist film
Is used as a mask for the reactive ion etching of the insulating film.
Etching to selectively remove the first conductive film
As the etching progresses, the resist film and the etched portion
First anisotropy while attaching a reaction product to the side wall of the insulating film
Using means for performing etching;
After removing the film and attached materials, the remaining insulating film
Etching the first conductive film using the spacer as a mask
Exposing the NSG film to form a second conductive film
Is deposited on the entire surface and then a second anisotropic etching is performed.
The spacer and the first conductive film left under the spacer
Forming a second electrode in contact with the side surface of the first electrode
And heating the aqueous solution with a phosphoric acid aqueous solution or a hydrofluoric acid aqueous solution.
By removing the electrode, the first electrode and the second electrode
Forming a capacitor lower electrode,
is there.

【0029】好ましくは、前記第1の導電膜及び第2の
導電膜はいずれもポリシリコン膜もしくはアモルファス
シリコン膜である。
Preferably, the first conductive film and the second conductive film
All conductive films are polysilicon film or amorphous
It is a silicon film.

【0030】[0030]

【0031】[0031]

【0032】[0032]

【0033】[0033]

【0034】[0034]

【0035】[0035]

【0036】[0036]

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態の説明に
先だって、本発明の関連技術について説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, an embodiment of the present invention will be described.
Prior to this, the related art of the present invention will be described.

【0037】図1(a)に模式的に示す様に、P型のシ
リコン基板1の表面に素子分離絶縁膜であるフィールド
酸化膜2を形成してメモリセルのMOSトランジスタ形
成領域を区画し、ゲート酸化膜、MOSトランジスタの
ゲート電極3(ワード線を兼ねる)、N+ 型のソース・
ドレイン領域となる容量用拡散層4とビット線用拡散層
5を形成する。次に、ゲート電極、ワード線3を被覆す
る層間絶縁膜6−1をシリコン酸化膜等で形成し、ビッ
ト線コンタクトプラグ9をビット線用拡散層領域5上に
形成する。そして、ビット線コンタクトプラグ9に電気
的に接続するビット線8を配設し、さらに、このビット
線を被覆するように、層間絶縁膜6−2を堆積させる。
As schematically shown in FIG. 1A, a field oxide film 2 as an element isolation insulating film is formed on the surface of a P-type silicon substrate 1 to partition a MOS transistor formation region of a memory cell. A gate oxide film, a gate electrode 3 of the MOS transistor (also serving as a word line), an N + type source
A diffusion layer 4 for a capacity and a diffusion layer 5 for a bit line to be a drain region are formed. Next, an interlayer insulating film 6-1 covering the gate electrode and the word line 3 is formed of a silicon oxide film or the like, and a bit line contact plug 9 is formed on the bit line diffusion layer region 5. Then, a bit line 8 electrically connected to the bit line contact plug 9 is provided, and an interlayer insulating film 6-2 is deposited so as to cover the bit line.

【0038】次に、層間絶縁膜6−2上に積層するスト
ッパ膜7を形成する。ここで、このストッパ膜7は窒化
シリコン膜で構成される。
Next, a stopper film 7 to be laminated on the interlayer insulating film 6-2 is formed. Here, the stopper film 7 is formed of a silicon nitride film.

【0039】次に、前述の容量拡散層4上に容量用のコ
ンタクト孔10を開口し、キャパシタの情報蓄積電極
(下部電極)の一部となる第1のシリコン膜11(不純
物をドーピングしない厚さ100〜300nm程度のポ
リシリコン膜)を公知のCVD法により形成し、さらに
スペーサ膜12を形成する。ここで、このスペーサ膜1
2には、公知のCVD法により成膜された厚さ400〜
500nm程度の酸化シリコン膜が用いられる。スペー
サ膜12を成膜した後、800℃〜900℃で10〜3
0分の熱処理を行う。これは後に行うフォトレジスト膜
の除去工程においてエッチングされにくくする為であ
る。
Next, a contact hole 10 for a capacitor is opened on the above-mentioned capacitance diffusion layer 4, and a first silicon film 11 (thickness not doped with impurities) which becomes a part of an information storage electrode (lower electrode) of the capacitor is formed. A polysilicon film having a thickness of about 100 to 300 nm) is formed by a known CVD method, and a spacer film 12 is further formed. Here, this spacer film 1
2 has a thickness of 400 to 400 formed by a known CVD method.
A silicon oxide film of about 500 nm is used. After the spacer film 12 is formed, it is heated at 800 to 900 ° C. for 10 to 3 times.
A heat treatment for 0 minutes is performed. This is to make it difficult to be etched in a later step of removing the photoresist film.

【0040】次に、公知のリソグラフィー技術を用い
て、フォトレジストを塗布、露光、現像して、所望の形
状にパターニングしてフォトレジスト膜13を形成す
る。
Next, using a known lithography technique, a photoresist is applied, exposed, developed and patterned into a desired shape to form a photoresist film 13.

【0041】次に、図1(b)に示すように、公知のR
IE(リアクティブ・イオン・エッチング)技術等を用
いて、すでにパターニング済のフォトレジスト膜13を
マスクとして異方性のドライエッチングを行い、スペー
サ膜12をパターニングする。これには、CF4 とCH
3 等を主成分とする混合ガスを用いてエッチングす
る。このとき、エッチングの進行とともにスペーサ膜1
2に生じる側壁とフォトレジスト膜13の側壁には、フ
ロロカーボン系の重合体からなる附着物14Aが同時に
堆積する。
Next, as shown in FIG.
Anisotropic dry etching is performed by using an already patterned photoresist film 13 as a mask by using an IE (reactive ion etching) technique or the like, and the spacer film 12 is patterned. This includes CF 4 and CH
Etching is performed using a mixed gas mainly containing F 3 or the like. At this time, as the etching progresses, the spacer film 1 is formed.
Attachment 14A made of a fluorocarbon-based polymer is simultaneously deposited on the side wall generated in 2 and the side wall of photoresist film 13.

【0042】次に、フォトレジスト膜13を除去する。
これには、酸素プラズマ中でのアッシングと120〜1
50℃の熱濃硫酸処理等が一般に用いられる。このと
き、同時に、附着物14Aも除去されスペーサ膜12a
も10〜30nm細り、図2(a)に示すスペーサ12
bが得られる。しかし、この細りの分をあらかじめ考慮
してフォトレジスト膜パターンの寸法を決定すればよ
く、特に不都合は生じない。
Next, the photoresist film 13 is removed.
This includes ashing in oxygen plasma and 120-1
Hot concentrated sulfuric acid treatment at 50 ° C. is generally used. At this time, the attachment 14A is also removed at the same time, and the spacer film 12a is removed.
Is thinned by 10 to 30 nm, and the spacer 12 shown in FIG.
b is obtained. However, the dimensions of the photoresist film pattern need only be determined in consideration of the thinning, and there is no particular inconvenience.

【0043】次に、図2(b)に示すように、Cl2
HBrを主成分とする混合ガスを用い、すでにパターニ
ングされたスペーサ12bをマスクにして、第1シリコ
ン膜11のエッチングを行う。このとき、エッチングの
進行とともに反応生成物SiBrX がスペーサ12bと
その下部に生じる側壁に附着する(図示しない)ことに
より異方性エッチングが可能となることは従来例と同じ
であるが、スペーサ12bを形成するときの附着物14
Aやフォトレジスト膜除去工程に起因するスペーサ12
bと第1の電極11aA(下部電極の台座部)との寸法
差は殆ど生じない。
Next, as shown in FIG. 2B, the first silicon film 11 is etched using a mixed gas containing Cl 2 and HBr as main components and using the already patterned spacer 12b as a mask. . At this time, the reaction product SiBr x adheres to the spacer 12b and the side wall formed below the spacer 12b (not shown) as the etching progresses, thereby enabling anisotropic etching, as in the conventional example. Attachment 14 when forming
A and spacer 12 caused by photoresist film removal process
There is almost no dimensional difference between b and the first electrode 11aA (the pedestal portion of the lower electrode).

【0044】次に、図3(a)に示す様に、第2のシリ
コン膜15A(アンドープポリシリコン膜)をCVD法
により例えば150nm形成する。つぎに、図3(b)
に示すように、公知のRIE(リアクティブ・イオン・
エッチング)技術等を用いて、異方性のドライエッチン
グ(エッチバック)を行い、パターニングされたスペー
サ12bと第1のシリコン膜(11aA)の周囲に第2
シリコン膜をサイドウォール状に残すことにより第2の
電極15Aa(下部電極の側壁部)を形成する。エッチ
ングには、例えばCl2 とHBrを主成分とする混合ガ
スが用いられる。
Next, as shown in FIG. 3A, a second silicon film 15A (undoped polysilicon film) is formed to a thickness of, for example, 150 nm by a CVD method. Next, FIG.
As shown in FIG.
Anisotropic dry etching (etch-back) is performed using a technique or the like, and a second layer is formed around the patterned spacer 12b and the first silicon film (11aA).
The second electrode 15Aa (side wall of the lower electrode) is formed by leaving the silicon film in a sidewall shape. For the etching, for example, a mixed gas containing Cl 2 and HBr as main components is used.

【0045】つぎに、図4に示す様に、スペーサ12b
を弗化水素溶液で選択的に除去、つぎに、砒素、燐等の
不純物を第1のシリコン膜、第2のシリコン膜に導入し
て、導電性を向上させて下部電極の形成を完了する。次
に図示しない誘電体膜を形成し、対向電極を形成してキ
ャパシタが形成される。
Next, as shown in FIG.
Is selectively removed with a hydrogen fluoride solution. Then, impurities such as arsenic and phosphorus are introduced into the first silicon film and the second silicon film to improve conductivity and complete the formation of the lower electrode. . Next, a dielectric film (not shown) is formed, and a counter electrode is formed to form a capacitor.

【0046】なお、本関連技術では、情報蓄積電極を形
成するときに最後に不純物を導入しているが、第1のシ
リコン膜、第2のシリコン膜のそれぞれの成膜と同時に
導入してもよい。
In this related technique , the impurity is introduced last when the information storage electrode is formed. However, the impurity may be introduced simultaneously with the formation of the first silicon film and the second silicon film. Good.

【0047】こうして、台座部(11aA)の寸法e1
とスペーサ寸法もしくは側壁部(15Aa)の内側寸法
f1とを殆ど等しくすることができる。従って台座部の
エッジ近傍で側壁部が薄くなって機械的強度が低下する
こともなく側壁部の厚さc1を特に厚くする必要もない
ので隣接する下部電極間の距離a1が小さくなって短絡
する危険性も回避しつつ、側壁部の倒壊による歩留り低
下を防止できる。従って、スタック型キャパシタの容量
値を大きくするシリンダ型化を高歩留りで実現すること
が可能となる。
Thus, the dimension e1 of the pedestal portion (11aA)
And the inner dimension f1 of the spacer or the side wall (15Aa) can be made almost equal. Therefore, the side wall portion is not thinned near the edge of the pedestal portion and the mechanical strength is not reduced, and it is not necessary to particularly increase the thickness c1 of the side wall portion. It is possible to prevent the yield from being lowered due to the collapse of the side wall while avoiding the danger. Therefore, it is possible to realize a cylinder type in which the capacitance value of the stack type capacitor is increased with a high yield.

【0048】次に本発明の第の実施の形態について説
明する。
Next, a first embodiment of the present invention will be described.

【0049】上記関連技術では、ストッパ膜に窒化シリ
コン膜を、スペーサ膜に酸化シリコン膜を用いたが、ス
ペーサ膜にBPSG(ボロンガラスとリンガラスを含有
するシリケートガラス)膜を用いても良い。ここでBP
SG膜は、公知のCVD法等によって成膜され、ボロン
(B)の濃度は8〜14mol%、リン(P)の濃度は
2〜8mol%程度に設定される。スペーサ膜を成膜し
た後、800℃〜900℃で10〜30分の熱処理を行
う。これは後に行うフォトレジスト膜13の除去工程に
おいてエッチングされにくくする為と以下に述べるフロ
ー形状を得る為である。
In the related art , the silicon nitride film is used as the stopper film and the silicon oxide film is used as the spacer film. However, a BPSG (silicate glass containing boron glass and phosphorus glass) film may be used as the spacer film. Where BP
The SG film is formed by a known CVD method or the like, and the concentration of boron (B) is set to about 8 to 14 mol% and the concentration of phosphorus (P) is set to about 2 to 8 mol%. After forming the spacer film, heat treatment is performed at 800 to 900 ° C. for 10 to 30 minutes. This is to make it difficult to be etched in a later step of removing the photoresist film 13 and to obtain a flow shape described below.

【0050】BPSG膜は800〜900℃の熱処理に
より、段差部において良好なフロー形状が得られること
が知られており、第2のシリコン膜のエッチバック時に
段差部で発生しやすいシリコン残りを防止できるという
利点を有している。しかし従来の技術では、スペーサ膜
と第1のシリコン膜をパターニングした後にフォトレジ
スト膜を除去する為に、スペーサ膜にBPSGを用いる
とフォトレジスト除去工程において20〜50nmエッ
チングされ、スペーサ膜と第1のシリコン膜の間に非常
に大きな寸法差を形成してしまうのでその使用は現実的
では無かった。
It is known that a heat treatment at 800 to 900 ° C. can provide a good flow shape at a step portion of a BPSG film, and prevents silicon residue which is likely to be generated at the step portion at the time of etching back the second silicon film. It has the advantage of being able to. However, in the conventional technique, if BPSG is used for the spacer film in order to remove the photoresist film after patterning the spacer film and the first silicon film, the spacer film is etched by 20 to 50 nm in the photoresist removing step, and the spacer film and the first silicon film are removed. This is not practical because a very large dimensional difference is formed between the silicon films.

【0051】本発明では、すでに述べたように、フォト
レジスト膜を除去してから、スペーサ膜をマスクに第1
のシリコン膜をパターニングするので、BPSGをスペ
ーサ膜に用いても、スペーサ膜と第1のシリコン膜の間
の寸法差を最小限にすることができる。また、細ったB
PSGをマスクとして使用する為に、第1のシリコン膜
も細めにパターニングされるが、あらかじめBPSGの
細りを考慮してフォトレジストマスクのサイズを決定す
れば特に問題は生じない。
In the present invention, as described above, after removing the photoresist film, the first film is removed using the spacer film as a mask.
Since the silicon film is patterned, the dimensional difference between the spacer film and the first silicon film can be minimized even if BPSG is used for the spacer film. Also, thin B
In order to use PSG as a mask, the first silicon film is also finely patterned. However, if the size of the photoresist mask is determined in advance in consideration of the thinning of BPSG, no particular problem occurs.

【0052】次に本発明の第の実施の形態について説
明する。BPSGもしくはPSGはNSG(不純物を含
有させないシリケートガラス)に比べ、化学的耐性が弱
く、エッチングレートが速いので、NSGをストッパ膜
として、加熱した燐酸や、弗化水素水溶液等でスペーサ
膜を選択的に除去することができる。NSG膜は800
℃〜900℃で熱処理することで、エッチングレートが
減少するので、ストッパ膜を成膜後に熱処理を行えば、
スペーサ膜除去時のエッチングの選択比を向上させるこ
とができる。
[0052] Next will be described a second embodiment of the present invention. Since BPSG or PSG has a lower chemical resistance and a higher etching rate than NSG (silicate glass containing no impurities), the spacer film can be selectively formed using NSG as a stopper film with heated phosphoric acid, an aqueous solution of hydrogen fluoride, or the like. Can be removed. NSG film is 800
Since the etching rate is reduced by performing the heat treatment at a temperature of about 900 ° C. to about 900 ° C., if the heat treatment is performed after the stopper film is
The selectivity of etching for removing the spacer film can be improved.

【0053】このようにNSG膜をストッパ膜として使
用する場合の利点は以下のとおりである。
The advantages of using the NSG film as a stopper film as described above are as follows.

【0054】窒化シリコン膜は応力の強い膜であり、し
ばしば、窒化シリコン膜にクラック(ひび割れ)が発生
して、不良の原因となる。また電気的なトラップ密度の
高い絶縁膜である為、チャージアップを引き起こし、半
導体装置の動作にも悪影響を及ぼすことがある。従っ
て、ストッパ膜の材料を窒化シリコン膜から、NSGに
替えることで、これらの不良の発生を防ぐことができ
る。
The silicon nitride film is a film having a high stress, and often causes cracks (cracks) in the silicon nitride film to cause a defect. Further, since the insulating film has a high electric trap density, charge-up is caused, which may adversely affect the operation of the semiconductor device. Therefore, by changing the material of the stopper film from the silicon nitride film to NSG, the occurrence of these defects can be prevented.

【0055】スペーサ膜にはPSG(リンガラスを含有
するシリケートガラス)膜も用いることができることを
確認している。
It has been confirmed that a PSG (silicate glass containing phosphor glass) film can be used as the spacer film.

【0056】この時、PSGの燐Pの濃度は8mol%
以上15mol%以下に設定する。リンPの濃度が濃い
程、フロー形状が得られやすく、また弗化水素水溶液な
どによるエッチングレートも速くなるので、NSG等の
ストッパ膜と選択比が取りやすくなる。しかし、15m
ol%を超えるとPSGの膜質が劣化し、析出により表
面が白濁しやすくなるので、望ましくは10〜13mo
l%に設定する。
At this time, the concentration of phosphorus P in the PSG was 8 mol%.
It is set to not less than 15 mol%. The higher the concentration of phosphorus P, the easier it is to obtain a flow shape and the faster the etching rate with an aqueous solution of hydrogen fluoride or the like, so that the selectivity with a stopper film such as NSG can be easily obtained. However, 15m
%, the surface quality of PSG is deteriorated and the surface is liable to be clouded due to deposition.
Set to 1%.

【0057】その他、ASG(砒素ガラスを含有するシ
リケートガラス)、GSG(ゲルマニウムガラスを含有
するシリケートガラス)、BSG(ボロンガラスを含有
するシリケートガラス)、等V族元素やIII族元素、
またはこれらの両方を含むシリケートガラスも同様に用
いることができる。
In addition, ASG (silicate glass containing arsenic glass), GSG (silicate glass containing germanium glass), BSG (silicate glass containing boron glass), group V elements and group III elements,
Alternatively, silicate glass containing both of them can be used similarly.

【0058】以上、第1,第2のシリコン膜がポリシリ
コン膜の場合について説明したが、これらはアモルファ
スシリコン膜でも差支えない。あるいは又、TiNX
どのバリア膜を使用することもできる。アモルファスシ
リコン膜は600〜800℃の熱処理によりポリシリコ
ン膜になる。第2のシリコン膜の堆積後、異方性エッチ
ングを行なう前又は後のいずれかでこの変換を行えばよ
い。
The case where the first and second silicon films are polysilicon films has been described above, but these may be amorphous silicon films. Alternatively, a barrier film such as TiN X can be used. The amorphous silicon film becomes a polysilicon film by heat treatment at 600 to 800 ° C. This conversion may be performed after the deposition of the second silicon film and before or after performing the anisotropic etching.

【0059】又、シリンダ型の情報蓄積電極(下部電
極)を形成後、公知の方法で、図5に示すように、半球
状のシリコン結晶粒(HSG)16を形成し、電極表面
を凹凸にすることでさらに表面積を増加させることも可
能である。特に、アモルファスシリコン表面に微結晶核
を形成し、シリコンの表面マイグレーション現象を利用
して半球状のシリコン結晶粒(HSG)を形成する方法
では、下地のアモルファスシリコンからシリコンが消費
されて結晶粒が盛り上がるので、下地が薄くなり、シリ
ンダ部分の機械的強度が要求される。従って本発明は、
上記のような応用に関しても有効である。
After forming the cylindrical information storage electrode (lower electrode), hemispherical silicon crystal grains (HSG) 16 are formed by a known method as shown in FIG. By doing so, the surface area can be further increased. In particular, in the method of forming microcrystalline nuclei on the surface of amorphous silicon and forming hemispherical silicon crystal grains (HSG) using the surface migration phenomenon of silicon, silicon is consumed from the underlying amorphous silicon and the crystal grains are consumed. Since the swelling occurs, the base material becomes thin, and mechanical strength of the cylinder is required. Therefore, the present invention
It is also effective for the above applications.

【0060】[0060]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、第1の導
電膜上の第2の絶縁膜をレジスト膜をマスクとして第1
の異方性エッチングを行なってスペーサを形成しレジス
ト膜を除去してからスペーサをマスクとして第1の導電
膜をパターニングしてキャパシタ下部電極の台座部(第
1の電極)を形成するので、スペーサと台座部の寸法差
を殆どなくすことができる。従って、下地電極の側壁部
(第2の電極)が台座部のエッジ近傍で薄くなって機械
的強度が低下し、工程中に倒壊するのを防ぐことがで
き、機械的不足を補うために側壁部を厚くすることによ
る隣接する下部電極どうしが短絡する危険を招かずにす
む。
As described above, according to the present invention, the first insulating film is formed on the first conductive film by using the resist film as a mask.
The anisotropic etching is performed to form a spacer, the resist film is removed, and then the first conductive film is patterned using the spacer as a mask to form a pedestal portion (first electrode) of the capacitor lower electrode. And the pedestal portion can be substantially free of a dimensional difference. Therefore, the side wall portion (second electrode) of the base electrode becomes thin near the edge of the pedestal portion and the mechanical strength is reduced, and it is possible to prevent collapse during the process, and to compensate for the mechanical shortage. The risk of a short circuit between adjacent lower electrodes due to the thickened portion is eliminated.

【0061】また、レジスト膜除去工程や洗浄工程での
エッチング量が大きくて従来技術ではスペーサ用として
使用することが困難であったBPSG膜やPSG膜等の
リフロー性の材料をスペーサ膜として使用可能にし、段
差部での第2の導電膜残りを無くすることで、スペーサ
膜除去時に発生する発塵を抑えることができるという効
果をもたせることができる。
Further, a reflowable material such as a BPSG film or a PSG film, which has been difficult to use as a spacer in the prior art because of a large etching amount in a resist film removing step and a cleaning step, can be used as a spacer film. By eliminating the remaining second conductive film at the stepped portion, it is possible to provide an effect that dust generated at the time of removing the spacer film can be suppressed.

【0062】さらにこの場合、エッチング速度の速いス
ペーサ用の第2の絶縁膜を使用可能にするので、ストッ
パ膜としてNSG膜を使用することで、従来窒化シリコ
ン膜をストッパ膜に用いることにより発生していたクラ
ックやチャージアップによるデバイス動作への悪影響を
防ぐことができる。従って、シリンダ型キャパシタを有
する半導体記憶装置などのデバイスの信頼性や、歩留ま
りが向上するという効果がある。
Further, in this case, since the second insulating film for the spacer having a high etching rate can be used, the use of the NSG film as the stopper film causes the conventional silicon nitride film to be used as the stopper film. It is possible to prevent adverse effects on device operation due to cracks and charge-up that have occurred. Therefore, there is an effect that the reliability and the yield of devices such as a semiconductor storage device having a cylinder type capacitor are improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の関連技術について説明するための
(a),(b)に分図して示す工程順断面図である。
FIGS. 1A and 1B are cross-sectional views in the order of steps for explaining a related technique of the present invention.

【図2】図1に続いて(a),(b)に分図して示す工
程順断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view in the order of steps, which is separated from (a) and (b) following FIG. 1;

【図3】図2に続いて(a),(b)に分図して示す工
程順断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view in the order of steps, which is separated from (a) and (b) following FIG. 2;

【図4】図3に続いて示す工程順断面図である。FIG. 4 is a sectional view in order of the process shown after FIG. 3;

【図5】上記関連技術の変形について説明するための断
面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view for describing a modification of the related art .

【図6】従来例について説明するための(a),(b)
に分図して示す工程順断面図である。
FIG. 6A and FIG. 6B for explaining a conventional example.
FIG.

【図7】図6に続いて(a),(b)に分図して示す工
程順断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view in the order of steps, which is shown separately in FIGS.

【図8】図7に続いて(a),(b)に分図して示す工
程順断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view in the order of steps, which is separated from (a) and (b) following FIG. 7;

【図9】従来例の問題点について説明するための断面図
である。
FIG. 9 is a cross-sectional view for describing a problem of the conventional example.

【図10】従来例の問題点について説明するための断面
図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view for describing a problem of the conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコン基板 2 フィールド酸化膜 3 ゲート電極 4 容量用拡散層 5 ビット線用拡散層 6−1 層間絶縁膜 6−2 層間絶縁膜 7 ストッパ膜 8 ビット線 9 ビット線コンタクトプラグ 10 コンタクト孔 11 第1のシリコン膜 11a,11aA 下部電極の台座部 12,12a スペーサ膜 12b スペーサ 13 フォトレジスト膜 14,14A 附着物 15,15A 第2のシリコン膜 15a,15Aa 下部電極の側壁部 16 半球状のシリコン結晶粒 Reference Signs List 1 silicon substrate 2 field oxide film 3 gate electrode 4 capacitance diffusion layer 5 bit line diffusion layer 6-1 interlayer insulation film 6-2 interlayer insulation film 7 stopper film 8 bit line 9 bit line contact plug 10 contact hole 11 first Silicon film 11a, 11aA Lower electrode pedestal portion 12, 12a Spacer film 12b Spacer 13 Photoresist film 14, 14A Attachment 15, 15A Second silicon film 15a, 15Aa Lower electrode sidewall 16 Hemispherical silicon crystal grains

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−260442(JP,A) 特開 平5−315543(JP,A) 特開 平6−151753(JP,A) 特開 平7−153916(JP,A) ”VLSI Technology" (Second Edition) McGraw−Hill Book C ompany、1988、S.M.Sze (P.200−P.204:Sidewall Mechanism) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 27/108 H01L 21/822 H01L 21/8242 H01L 27/04────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-6-260442 (JP, A) JP-A-5-315543 (JP, A) JP-A-6-151535 (JP, A) JP-A-7- 153916 (JP, A) "VLSI Technology" (Second Edition) McGraw-Hill Book Company, 1988; M. Sze (P.200-P.204: Sidewall Mechanism) (58) Fields investigated (Int.Cl. 6 , DB name) H01L 27/108 H01L 21/822 H01L 21/8242 H01L 27/04

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 MOSトランジスタを形成した半導体基
板上に窒化シリコン膜を堆積する工程と、 前記窒化シリコン膜を貫通して前記半導体基板に達する
コンタクトホールを形成する工程と、 前記コンタクトホールを埋めて前記窒化シリコン膜を被
覆する第1の導電膜を形成した後、BPSG膜もしくは
PSG膜からなる絶縁膜を堆積する工程と、前記絶縁膜を形成した後、熱処理を行なう工程と、 前記コンタクトホール上方で前記絶縁膜を被覆するレジ
スト膜を選択的に形成する工程と、 前記レジスト膜をマスクとして前記絶縁膜を反応性イオ
ンエッチングにより前記第1の導電膜と選択的に除去す
るのにエッチングの進行とともにレジスト膜及び既エ
ッチング分の該絶縁膜の側壁に反応生成物を付着させつ
つ第1の異方性エッチングを行なう手段を使用する工程
と、 前記レジスト膜及び附着物を除去した後、残された前記
絶縁膜でなるスペーサをマスクとして前記第1の導電膜
をエッチングして前記窒化シリコン膜を露出させる工程
と、 第2の導電膜を全面に堆積した後第2の異方性エッチン
グを行なって前記スペーサ及びその下部に残されている
第1の導電膜でなる第1の電極側面に接触する第2の電
極を形成する工程と、加熱燐酸水溶液又はフッ酸水溶液で 前記スペーサを除去
することにより第1の電極及び第2の電極でなるキャパ
シタ下部電極を形成する工程とを有することを特徴とす
る半導体装置の製造方法。
1. A step of depositing a silicon nitride film on a semiconductor substrate on which a MOS transistor is formed, a step of forming a contact hole penetrating the silicon nitride film and reaching the semiconductor substrate, and filling the contact hole. After forming a first conductive film covering the silicon nitride film , a BPSG film or
Depositing an insulating film made of a PSG film , performing a heat treatment after forming the insulating film, selectively forming a resist film covering the insulating film above the contact hole; attaching a reaction product on a sidewall of the first conductive film and the resist film and already etched portion of the insulating film with the progress of etching to selectively removed by reactive ion etching said insulating film a film as a mask Using a means for performing the first anisotropic etching while removing the resist film and the attached matter,
Etching the first conductive film by using a spacer formed of an insulating film as a mask to expose the silicon nitride film; and performing a second anisotropic etching after depositing a second conductive film on the entire surface. Forming a second electrode in contact with the side surface of the first electrode formed of the spacer and the first conductive film left under the spacer, and removing the spacer with a heated phosphoric acid aqueous solution or a hydrofluoric acid aqueous solution to form a second electrode. Forming a capacitor lower electrode comprising the first electrode and the second electrode.
【請求項2】 第1の導電膜及び第2の導電膜がいずれ
もシリコン膜である請求項1記載の半導体装置の製造方
法。
2. The method according to claim 1, wherein both the first conductive film and the second conductive film are silicon films.
【請求項3】 MOSトランジスタを形成した半導体基
板上に不純物を含有させないシリケートガラス膜(NS
G膜)を堆積する工程と、 前記NSG膜を貫通して前記半導体基板に達するコンタ
クトホールを形成する工程と、 前記コンタクトホールを埋めて前記NSG膜を被覆する
第1の導電膜を形成した後、BPSG膜もしくはPSG
膜からなる絶縁膜を堆積する工程と、 前記絶縁膜を形成した後、熱処理を行なう工程と、 前記コンタクトホール上方で前記絶縁膜を被覆するレジ
スト膜を選択的に形成する工程と、 前記レジスト膜をマスクとして前記絶縁膜を反応性イオ
ンエッチングにより前記第1の導電膜と選択的に除去す
るのにエッチングの進行とともに該レジスト膜及び既エ
ッチング分の該絶縁膜の側壁に反応生成物を付着させつ
つ第1の異方性エッチングを行なう手段を使用する工程
と、 前記レジスト膜及び附着物を除去した後、残された前記
絶縁膜でなるスペーサをマスクとして前記第1の導電膜
をエッチングして前記NSG膜を露出させる工程と、 第2の導電膜を全面に堆積した後第2の異方性エッチン
グを行なって前記スペーサ及びその下部に残されている
第1の導電膜でなる第1の電極側面に接触する第2の電
極を形成する工程と、 加熱燐酸水溶液又はフッ酸水溶液で前記スペーサを除去
することにより第1の電極及び第2の電極でなるキャパ
シタ下部電極を形成する工程とを有することを特徴とす
る半導体装置の製造方法。
3. A semiconductor substrate on which a MOS transistor is formed.
Silicate glass film (NS
Depositing a G film), and a contour penetrating the NSG film and reaching the semiconductor substrate.
Forming a contact hole and filling the contact hole with the NSG film.
After forming the first conductive film, a BPSG film or a PSG film is formed.
Depositing an insulating film made of a film, performing a heat treatment after forming the insulating film, and a resist covering the insulating film above the contact hole.
Forming a resist film selectively, and reacting the insulating film with a reactive ion using the resist film as a mask.
Selectively removing the first conductive film by etching.
However, as the etching progresses, the resist film and the
The reaction product adheres to the side wall of the insulating film corresponding to the etching.
Using means for performing a first anisotropic etching
And, after removing the resist film and the attached matter, the remaining
The first conductive film using a spacer formed of an insulating film as a mask;
Etching the NSG film to expose the NSG film; and depositing a second conductive film on the entire surface and then forming a second anisotropic etchant.
The spacer and the lower part of the spacer.
A second electrode contacting the first electrode side surface made of the first conductive film
Forming a pole and removing the spacer with a heated phosphoric acid solution or a hydrofluoric acid solution
The first electrode and the second electrode
And forming a lower electrode.
Semiconductor device manufacturing method.
【請求項4】 第1の導電膜及び第2の導電膜がいずれ
もシリコン膜である請求項3記載の半導体装置の製造方
法。
4. The method according to claim 1, wherein the first conductive film and the second conductive film
4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein the semiconductor device is also a silicon film.
Law.
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